УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЮСТИРОВКИ АНТЕННЫ БОРТОВОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к радиолокации и может быть применено для электрической юстировки системы бортовой, например, самолетной радиолокационной станции (РЛС) перехвата и прицеливания в малогабаритных помещениях.

Электрической юстировкой называется процесс экспериментального уточнения направления характерного уровня диаграммы направленности антенны: главного максимума, равносигнального уровня при пеленговании по равносигнальной зоне, главного нулевого значения у антенн многоимпульсных систем (см. Фрадин А.З. и Рыжов Е. В. "Изменения параметров антенно-фидерных устройств". "Связь" Москва. 1972 г. Стр. 243).

Известно устройство, реализующее способ электрической юстировки антенны, (см. вышеуказанный источник стр. 244), заключающийся в том, что устанавливают на антенне оптический визир, линия зрения которого проходит по оси антенны, или параллельно ей.

Затем антенну устанавливают на специальном полигоне таким образом, чтобы визирная линия была направлена на веху, выставленную на заданной геодезической линии, и снимают диаграмму направленности антенны, по которой можно судить о степени совпадения действительного направления характерного уровня антенны с теоретическим.

Недостатком устройства, реализующего данный способ, и самого способа электрической юстировки антенн является сложность процесса снятия диаграммы направленности антенны и большие габариты юстировочного полигона, как правило, закрытого.

Из-за своей сложности это устройство применяется лишь на этапе производства и испытаний антенн, еще не установленных на объектах.

Очевидно, что, определив с помощью описанного устройства величину электрической разъюстировки антенны, можно учесть эту ошибку при установке антенны на самолет в составе РЛС и совместить электрическую ось антенны с осью оружия с учетом указанной ошибки, однако, при этом не будет учтено влияние на юстировочные данные самолетных конструкций (элементов фюзеляжа, обтекателя антенны и т.д.).

Поэтому актуальными являются устройства, позволяющие производить электрическую юстировку антенны РЛС непосредственно на самолете.

Наиболее близким к защитному устройству является устройство для электрической юстировки антенны бортовой РЛС перехвата и прицеливания непосредственно на самолете, взятое нами за прототип: см. инструкцию по технологической эксплуатации самолета МИГ 21 БИС (75А) книга Ш; Радиоэлектронное оборудование, пункт 3.1.7: "Проверка юстировки станции РЛС на самолете" стр. 96,97,98.

На фиг. 1 представлена структурная схема этого устройства.

Устройство содержит:
юстировочный полигон 1, самолет 2, бортовую РЛС 3, антенну бортовой РЛС 4, расположенную в носовой части самолета, промежуточную прозрачную мишень 5, установленную в носовой части самолета 2 с перекрестьем, отстоящем от строительной оси на величину базы L, имитатор цели 6, основную юстировочную мишень 7 с перекрестьем, антенну имитатора цели 8, установленную на мишени 7 и отстоящую от ее перекрестия на величину базы L, оптический визир 9, установленный в задней части самолета и отстоящий от строительной оси самолета на ту же величину базы L.

Устройство работает следующим образом:
СВЧ-сигнал имитатора цели 6 поступает в антенну имитатора 8, расположенную на мишени 7, установленной в дальней зоне антенны РЛС 4. Антенна имитатора цели 8 изпучает сферическую волну, которая в апертуре антенны РЛС 4 становится квази-плоской из-за удаленности антенны имитатора 8 от антенны РЛС 4.

Так как основная юстировочная мишень 7 устанавливается таким образом, что линия зрения оптического визира 9 проходит через перекрытия обеих мишеней 5 и 7, центр антенны имитатора цели 8 совпадает со строительной осью самолета 2.

(Процесс установки основной юстировочной мишени 7 с помощью визира 6 происходит следующим образом: сначала, вращая визир 9 вокруг горизонтальной и вертикальной осей, наводят его на перекрестие промежуточной мишени 5 и закрепляют его, затем, перемещая мишень 7 по горизонтали и вертикали, добиваются совпадения линии зрения визира с перекрестием мишени 7). Излученный антенной имитатора цели 8 СВЧ-сигнал, принимается антенной 4 РЛС 3 и пеленгуется системой углового сопровождения РЛС 3, при этом с помощью РЛС 3 измеряется в угловых единицах разница между осью пеленгации и строительной осью самолета 2. Если эта величина превышает нормы технических условий, производят юстировку антенны, например, путем изменения ее положения относительно оси самолета 2.

Следует отметить, что применение данного устройства для проведения электрической юстировки антенны бортовой РЛС требует обязательной нивелировки как самолета 2, так и основной юстировочной мишени 7. В противном случае юстировочные данные будут неоднозначны.

Преимуществом описанного устройства, по сравнению с предыдущим аналогом, является упрощение операции электрической юстировки за счет того, что процесс снятия диаграммы направленности антенны РЛС заменяется нетрудоемким процессом пеленгации сигнала имитатора цели с помощью бортовой РЛС. Однако,второй недостаток, а именно большие габариты юстировочного полигона, продолжает иметь место.

Большие габариты юстировочного полигона обусловлены известным требованием, предъявляемым к минимальному расстоянию между антеннами РЛС и имитатора

где D - диаметр зеркала антенны РЛС;
λ - длина волны.

Для примера: при D=1 м и λ = 0,04 м r_min должно быть не менее 50 метров. Уменьшение расстояния между антенными < r_min приводит к искажению фронта волны, излученной антенной имитатора: волна в апертуре антенны РЛС становится недостаточно плоской, что приводит к ошибкам юстировки.

Целью настоящего изобретения является уменьшение габаритов юстировочного полигона при сохранении точности электрической юстировки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для электрической юстировки, содержащем юстировочный полигон, самолет, бортовую РЛС, антенну бортовой РЛС, расположенную в носовой части самолета, промежуточную прозрачную мишень, расположенную в носовой части самолета с перекрестием, отстоящим от строительной оси самолета на величину базы L, основную юстировочную мишень с перекрестьем, также отстоящим от строительной оси самолета на величину базы L, оптический визир, имитатор цели, антенну имитатора цели, установленную с помощью оптического визира и упомянутых мишеней таким образом, что ее центр совпадает со строительной осью самолета, при этом выход имитатора соединен с входом антенны имитатора, выход которой через эфир электрически связан с входом антенны РЛС, В качестве антенны имитатора цели применен коллиматор, например, в виде металлического сегмента параболоида с излучателем в его фокусе, расположенный в ближней зоне Френеля антенны РЛС, при этом вход излучателя коллиматора соединен с выходом имитатора цели, оптический визир жестко связан с коллиматором и предварительно отъюстирован так, что его линия зрения расположена параллельно электрической оси коллиматора и отстоит от центра коллиматора на величину базы L, основная юстировочная мишень установлена в хвостовой части самолета, а коллиматор расположен так, что линия зрения оптического визира совмещена с перекрестиями промежуточной и основной мишеней
На фиг. 1 изображен прототип.

На фиг. 2 представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит:
юстировочный полигон 1, самолет 2, бортовую РЛС 3 антенну бортовой РЛС 4, расположенную в передней части самолета, промежуточную прозрачную мишень 5 с перекрытием, отстоящем от строительной оси самолета на величину базы L; имитатор цели 6, основную юстировочную мишень 7 с перекрестием, также отстоящим от строительной оси самолета на величину базы L; коллиматор 8, например, в виде металлического сегмента параболоида с излучателем в его фокусе, оптический визир 9, жестко связанный с коллиматором 8, при этом линия зрения оптического визира отстоит от центра коллиматора 8 на величину базы L.

Устройство работает следующим образом:
СВЧ-сигнал имитатора цели 6 поступает на вход коллиматора 8 в его облучатель.

Зеркало коллиматора 8, установленное в ближней зоне Френеля антенны РЛС 4, трансформирует сферическую волну облучателя в квазиплоскую волну и излучает ее в направлении антенны бортовой РЛС 4.

Оптический визир 9 жестко связан с коллиматором 8 и отъюстирован так, что его линия зрения расположена параллельно электрической оси коллиматора 8. При этом расстояние между линией зрения и центром коллиматора 8 равно величине базы L.

Коллиматор 8 ориентирован таким образом, что линия зрения визира совпадает с перекрестиями обеих мишеней 5 и 7. Поэтому электрическая ось коллиматора 8 совпадает со строительной осью самолета 2. Это означает, что плоская волна, излучаемая коллиматором 8, в аппертуре антенны РЛС 4 имитирует сигнал от бесконечно удаленной цели, расположенной на строительной оси самолета 2. Принятый антенной РЛС 4 сигнал пеленгуется системой углового сопровождения РЛС 3. При этом с помощью РЛС 3 измеряется в угловых единицах разница между осью пеленгации и строительной осью самолета 2, т.е. определяется величина разъюстировки.

Электрическая юстировка антенны 4 является важным параметром бортовой РЛС 3.

Разъюстировка, т.е. несовпадение оси пеленгации со строительной осью самолета 2, а следовательно, с осью оружия, свыше допустимой нормы, заданной техническими условиями, приводит к ошибке "целеуказания" РЛС 3 бортовым ракетам при сопровождении цели антенной РЛС 4 и, как следствие, к отсутствию "захвата" цели "головками" ракет.

В настоящее время коллиматоры нередко применяются для уменьшения габаритов испытательных полигонов, безэховых камер и других специальных помещений, предназначенных для снятия диаграмм направленности антенн, или имитации при испытании и контроле РЛС и т.д.

Предложенное устройство позволяет уменьшить габариты юстировочного полигона для юстировки антенн самолетных РЛС перехвата и прицеливания.

Кроме того, предложенное устройство позволяет значительно упростить операцию юстировки за счет того, что при его применении отпадает необходимость в нивелировке самолета и основной юстировочной мишени.

Это достигнуто за счет:
-установки юстировочной мишени в хвостовой части самолета с жесткой "привязкой" мишени к самолету;
-установки оптического визира непосредственно на коллиматоре с жесткой "привязкой" его линии зрения к электрической оси коллиматора.

В результате, при любом положении самолета относительно горизонта коллиматор в устройстве однозначно ориентирован так, что плоский фронт волны коллиматора перпендикулярен строительной оси самолета, что позволяет имитировать бесконечно удаленную цель, находящуюся на строительной оси самолета.

Ошибки в установке коллиматора по поперечному крену (например, некоторый "поворот" его вокруг оси оптического визира), также не влияют на результаты юстировки, т. к. диаметр коллиматора в 2 - 3 раза больше диаметра антенны РЛС, а положение фронта волны в пространстве при этом "повороте" остается неизменным.

Устройство для электрической юстировки антенны бортовой радиолокационной станции (РЛС) содержит бортовую РЛС, антенну бортовой РЛС, оптический визир, основную юстировочную мишень, коллиматор с излучателем в его фокусе, установленный в ближайшей зоне Френеля антенны бортовой РЛС, юстировочный полигон, имитатор цели, выход которого соединен с входом излучателя коллиматора, промежуточную прозрачную мишень установленную в носовой части самолета с перекрестьем, отстоящим от строительной оси самолета на величину базы L, коллиматор жестко связан с оптическим визиром, линия зрения которого расположена параллельно электрической оси коллиматора и отстоит от его центра на величину базы L, и электрически связан через эфир с антенной бортовой РЛС, установленной в носовой части самолета, основная юстировочная мишень выполнена с перекрестьем, отстоящим от строительной оси самолета на величину базы L, и установлена в хвостовой части самолета, коллиматор ориентирован таким образом, что линия зрения оптического визира совмещена с перекрестьем промежуточной и основной мишеней. Технический результат заключается в уменьшении габаритов юстировочного полигона при сохранении точности электрической юстировки. 2 ил.

Устройство для электрической юстировки антенны бортовой радиолокационной станции (РЛС), содержащее бортовую РЛС, антенну бортовой РЛС, оптический визир, основную юстировочную мишень, коллиматор с излучателем в его фокусе, установленный в ближней зоне Френеля антенны бортовой РЛС, отличающееся тем, что содержит юстировочный полигон, имитатор цели, выход которого соединен со входом излучателя коллиматора, промежуточную прозрачную мишень, установленную в носовой части самолета с перекрестьем, отстоящим от строительной оси самолета на величину базы L, коллиматор жестко связан с оптическим визиром, линия зрения которого расположена параллельно электрической оси коллиматора и отстоит от его центра на величину базы L, и электрически связан через эфир с антенной бортовой РЛС, установленной в носовой части самолета, основная юстировочная мишень выполнена с перекрестьем, отстоящим от строительной оси самолета на величину базы L, и установлена в хвостовой части самолета, коллиматор ориентирован таким образом, что линия зрения оптического визира совмещена с перекрестьем промежуточной и основной мишеней.